阻燃性能测试中如何判断材料是否达到UL94标准等级

UL94标准是全球塑料材料阻燃性能评估的核心依据，广泛应用于电子电器、汽车等领域的材料选型。判断材料是否达到UL94等级，需围绕试样制备、测试条件、燃烧行为参数（余焰/余辉时间、滴落物引燃性）等关键环节展开，每个等级均有明确量化指标。本文将拆解UL94标准下的判断逻辑与实操要点，帮助从业者准确评估材料阻燃性能。

UL94标准的核心等级体系

UL94将塑料阻燃性能分为水平燃烧类（HB）与垂直燃烧类（V-2、V-1、V-0、5VA/5VB），其中前四个等级为日常应用最广的类型。HB等级适用于阻燃要求较低的场景（如部分电子外壳），V类等级用于更严格的场合（如内部元器件绝缘材料）。5VA/5VB是更高要求的等级，需试样在多次燃烧后不穿孔，但非特殊场景较少使用。

每个等级的判定逻辑不同：HB关注水平燃烧的速度与长度，V类关注垂直燃烧的余焰/余辉时间及滴落物引燃性。需注意的是，UL94等级是“相对评估”——同一材料在不同厚度下可能对应不同等级，因此等级表述必须结合厚度（如“PC材料，厚度2.0mm，UL94 V-1”）。

试样制备的合规性判断

试样的尺寸、厚度、状态是UL94测试的基础，不符合要求会直接导致结果无效。UL94明确：HB试样为127mm×12.7mm×（3-13mm），V类试样为127mm×12.7mm×（0.8-13mm）。例如测试0.8mm厚的PVC材料是否达V-2等级，需严格按127×12.7×0.8mm切割，不能用更大尺寸替代。

试样需预处理：在23℃、50%RH环境放置48小时，模拟常规使用状态；若材料需在高温环境使用（如汽车发动机舱部件），还需额外老化（如100℃烘箱放置7天）。试样表面不能有划痕、气泡——划痕会加速火焰蔓延，导致余焰时间超标。

测试环境的严格控制

UL94对环境要求苛刻，任何微小变量都可能影响结果。首先是“无 draft”状态（风速≤0.5m/s），可通过悬挂细纸条验证：纸条轻微摆动或静止为合格，持续飘动需调整环境。

燃烧器火焰参数是核心：需蓝色内焰20mm、外焰40mm，测试前用量规校准——调整燃气流量至内焰顶端对齐20mm刻度线。燃气需为甲烷或丙烷（热值37MJ/m³），否则需校准火焰温度。燃烧器角度也需准确：HB测试水平放置，V类垂直向上，偏差超5°会改变火焰接触面积。

水平燃烧（HB等级）的判断要点

HB等级测试逻辑是“控制水平燃烧的速度或长度”。试样水平固定，火焰施加在自由端6mm处30秒后移开，记录燃烧长度（施加火焰处到终止燃烧处的距离）与燃烧速度（燃烧长度/时间）。

判定标准分两种：厚度≥3mm时，燃烧速度≤40mm/min或燃烧长度≤76mm；厚度<3mm时，燃烧速度≤75mm/min或燃烧长度≤76mm。例如3mm厚PP试样，燃烧长度60mm、时间1.5分钟（燃烧速度40mm/min），刚好符合HB要求；若燃烧长度超76mm，则判定不达标。

垂直燃烧中的余焰与余辉时间判定

V类等级（V-2/V-1/V-0）的核心参数是余焰与余辉时间。测试时试样垂直固定，火焰施加在下端10mm处10秒后移开，记录第一次余焰时间（t1）；t1结束后再次施焰10秒，记录第二次余焰时间（t2）与余辉时间（t3）。

等级限值明确：V-0要求t1+t2≤10秒、t3总和≤30秒；V-1要求t1+t2≤30秒、t3总和≤60秒；V-2同V-1的时间要求。时间记录需精确到0.1秒，手动计时需练习反应速度——V-0总余焰时间仅10秒，微小误差可能反转结果。

垂直燃烧中的滴落物引燃性判断

滴落物引燃性是V类等级的差异化指标：V-0/V-1要求滴落物不引燃下方棉花，V-2允许引燃。测试时在试样下方300mm处放置干燥棉花（0.02g、100×100mm），棉花需平铺无褶皱。

引燃标准是“棉花出现明火燃烧”——滴落物仅导致棉花发黑不算，持续燃烧超10秒才算引燃。例如某材料余焰时间符合V-0，但滴落物引燃棉花，则降为V-2；若未引燃，则保持V-0。棉花需提前在105℃干燥2小时，避免水分吸收热量导致误判。

厚度对等级判定的影响

厚度是UL94等级的关键变量，同一材料不同厚度可能对应不同等级。例如PC材料：0.8mm厚时余焰15秒、滴落物引燃，达V-2；1.6mm厚时余焰8秒、滴落物未引燃，达V-0；3.2mm厚时余焰5秒、余辉10秒，仍达V-0。

厚度影响阻燃性能的原因是热容量：更厚的材料能吸收更多热量，减缓燃烧速度，缩短余焰/余辉时间。因此等级表述必须包含厚度——仅说“某材料达V-0”而未注明厚度，结果无参考价值。实际应用中需按“使用厚度”测试，不能用更厚试样的结果替代。

测试结果的交叉验证要点

UL94测试需多次重复验证：每个厚度测试5个试样，均满足要求才算达标；若1个不满足，需重新测试5个，仍有不满足则判定不达标。交叉验证还需关注批次一致性——不同批次原料可能导致性能差异，需分别测试。

此外需核查测试机构资质：需由UL认可或ISO 17025资质的实验室进行，无资质的报告无法被下游客户认可。例如小型实验室出具的V-0报告，因无UL认可，电子电器厂商不会接受该材料。